DE19843255A1

DE19843255A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Eintragen körniger Feststoffe in Drucksysteme oder -reaktoren

Info

Publication number: DE19843255A1
Application number: DE19843255A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kroedel
Original assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Current assignee: Vattenfall Europe Generation AG and Co KG
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2000-03-16
Also published as: HUP0103911A3; HUP0103911A2; PL346537A1; EP1113972B1; WO2000015523A1; DE59905870D1; AU747579B2; EP1113972A1; AU6080899A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum EIntragen von körnigem Gut für druckaufgeladene Aufbereitungs- und Verarbeitungsprozesse mit Änderung der Gasatmosphäre bei Eintritt in das Drucksystem. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, körniges und oberflächenfeuchtes Material wie beispielsweise Braunkohle in der Form einer Rohfeinkohle direkt kontinuierlich in Drucksysteme eintragen zu können. DOLLAR A Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß das kleinkörnige Material kontinuierlich und massenstromgeregelt einem austragsseitig direkt an den Druckreaktor angeschlossenen Rohrkettenförderer zugeführt und die Druckabdichtung jeweils zwischen den Rohrein- und -austrägen einerseits durch das Fördergut selbst und andererseits durch einseitig an den Kettenförderscheiben angebrachte flexible Abdichtmanschetten erfolgt, die durch jeweils höheren Gasdruck auf einer Scheibenseite gegen die Förderrohrinnenwandung jeweils bei Translation im Leerrohr angedrückt werden, dabei aber noch einen Gasleckagestrom zulassen, durch dessen schrittweise Teilentspannungen an jedem verbleibenden Durchtrittsspalt innerhalb des aktiven Gesamtförderweges die gesamte zu überwindende Druckdifferenz ausgeglichen wird. DOLLAR A Zur Realisierung ist ein an sich bekannter Rohrkettenförderer druckdicht ausgeführt, wobei die Förderhauptscheiben zum Abdichten der Ringspalte und/oder der Teilringspalte zwischen Scheibe und Förderrohr mit flexiblen Gleit- und Abdichtmanschetten versehen, der ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Eintragen von körnigem Gut für druckaufgeladene Aufbe reitungs- und Verarbeitungsprozesse mit Änderung der Gasat mosphäre bei Eintritt in das Drucksystem. Insbesondere ist die Erfindung in kohlegefeuerten Kraftwerken zur Zuführung von Kohle zu dampfgefüllten Drucktrocknungsreaktoren geeig net.

Die Einspeisung von Feststoffen in druckbetriebene Aufbe reitungs- oder Verarbeitungsreaktoren erfolgt bekanntlich in körniger bis feinkörniger Gutform. Die Eintragungssy steme sind einerseits angepaßt an Feststoff- und Schüt tungseigenschaften und andererseits an zu überwindende Druck- und Temperaturdifferenzen sowie an die Größe des Förderstromes. Auf das technologische Grundprinzip bezogen reduziert sich die große Anzahl der bisher bekannten Ein tragssysteme auf die Gruppen

- Verdrängungssysteme
- Kammerschleusen
- Zellradschleusen
- Stopfschnecken
- Extruder
- Rohrkettenförderer.

Die aus einem im allgemeinen zylindrischen Gutaufnahmebe hälter und einem darin beweglichen Kolben bestehenden Ver drängungssysteme wie DE 84 30 90, DE 12 95 490, DE 245 414, DE 38 13 899 arbeiten diskontinuierlich und nur im Zusam menspiel mit Kugelhähnen, Regelventilen oder Plattenschie bern als zusätzliche Verschlußelemente für Arbeitsgase oder Arbeitsflüssigkeiten. Nur über eine mehrstufige oder mehr linige Anordnung läßt sich aus Sicht des zu beschickenden Drucksystems ein quasikontinuierlicher Eintrag erreichen.

Ein mit Dickstoff-Kolbenpumpen realisierter Suspensionsein trag stellt eine praktische Lösung überall dort dar, wo die Flüssigphase der Suspension für den Gesamtprozeß keinen störenden Einfluß hat. Für den Eintrag bereits hochfeuchter Brennstoffe wie Braunkohle wäre diese Lösung mit Nachteil verbunden, da der untere Heizwert weiter reduziert wird und der Prozeßwirkungsgrad der Energieumwandlung zusätzlich be lasten würde.

Die aus der Hochofentechnik und Kohlevergasung bekannten Kammerschleusen zeichnen sich ebenfalls durch eine diskon tinuierliche Arbeitsweise aus und erfordern eine technolo gie- und kostenintensive mehrstraßige Ausführung , um für das jeweilige Drucksystem einen quasi-kontinuierlichen Ein trag zu erreichen. Typische Lösungen hierzu sind in DE 1 69 724, DE 4 82 402, DE 8 62 429, DE 19 03 539, DE 2 60 754, DE 36 19 141, DE 32 05 321, DE 41 14 680, DE 33 11 655, DE 34 10 721 beschrieben.

Die Zellradschleusen als "rotierende" Kammerschleusen ge statten einen kontinuierlichen Eintrag, sind allerdings bisher nur für Anwendungen bei geringen Druckdifferenzen (bis zu 3 bar) und zusammen mit gutem Fließverhalten geeig net, um den Auslauf der Zellen zu gewährleisten (DE 10 49 303).

Der mechanische, trockene Eintrag mittels Stopfschnecken, bekannt als Fuller- oder Möller-Pumpe in den Aufgabestatio nen druckpneumatischer Förderungen, vorzugsweise mit Druck luft, aufgespanntem Stickstoff oder inerten, verdichteten Rauchgasen betrieben, überwindet gerade noch Gegendrücke bis maximal 5 bar. Das Förder- bzw. Aufgabegut muß dabei mindestens oberflächentrocken sein. Nicht geeignet ist die ses System bei Verwendung z. B. hochfeuchter Brennstoffe wie Braunkohle. Wie aus DE 14 42 742, DE 22 49 453 und DE 29 04 321 bekannt, arbeiten die Stopfschnecken gegen Pen delklappen oder gegen dichtende Schäl- oder nachgeschaltete Fräsköpfe. Eine beidseitig gelagerte Stopfschnecke ist aus DE 2 15 989 bekannt.

Extruder als Stopfschnecken mit sich stetig verkleinernden Förderquerschnitt sind zwar geeignet zur Überwindung sehr großer Druckdifferenzen (bis 1200 bar und Durchsätzen bis 100 t/h), deren Einsatz beschränkt sich allerdings auf trockenes und staubförmiges Gut, so daß beim Verdichten keine Kompaktierung des feinkörnigen Feststoffes auftritt.

Es sind Rohrkettenförderer bekannt, die zur Überwindung von Differenzdrücken mit einer Schleusgasverdrängung mittels Druckwassereinspeisung in einige Zellen des Leerrohrab schnittes ausgerüstet sind. Als Eintagssystem z. B. für körnige Braunkohle ist diese Lösung ebenfalls ungeeignet, weil die Anbackungs- und Verklebungsneigung dieses Fest stoffes nicht vermindert, sondern erhöht wird.

Wie diese Analyse der bisher bekannten technischen Lösungen zeigt, gibt es für den uneingeschränkten kontinuierlichen Eintrag von oberflächenfeuchten Feststoffen wie beispiels weise körniger Braunkohle in Drucksysteme von 5 bis 20 bar Absolutdruck bisher keine geeigneten Lösungen. Noch schwie riger ist der Eintrag dieses speziellen Brennstoffes in Drucksystemreaktoren, in denen das Drucksystem durch nur gering überhitzten Dampf aufgebaut ist und die Förderströ me in einer Größenordnung von 30 bis 200 t/h liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, körniges und oberflächenfeuchtes Material wie beispielsweise Braunkohle in der Form einer Rohfeinkohle direkt kontinuierlich in Drucksysteme eintragen zu können, wobei die Gasatmosphäre im Drucksystem generell eine andere als außerhalb des Drucksystems ist, die zu überwindende Druckdifferenz ≧ 5 bar beträgt und der Förderstrom eine Größe von mindestens 25 t/h hat.

Dies wird erfindungsgemäß durch die Patentansprüche gelöst, wobei das körnige Material dem Druckreaktor mit einem Rohr kettenförderer zugeführt wird, dessen Vor- und Rücktrum zur Zuspeisung sowohl von der Antriebsseite als auch von der entgegengesetzten Seite mit Spannstation genutzt wird und beide Förderrohre etwa längenmittig einen Austragsstut zen besitzen, an denen der Druck des versorgten Druckreak tors unmittelbar ansteht. An den beiden Eintragsstutzen von Vor- und Rücktrum herrscht Luftatmosphäre. In Förderrich tung nach dem Eintragsstutzen und in beiden leerlaufenden Abschnitten jeweils vor Kettenumlenkung befinden sich Rohr stutzen zur Abführung geringfügig pulsierender Leckagegas mengen, die sich in beiden Förderrohrabschnitten etwa bis auf Umgebungsdruck entspannt haben. Während in den beiden Förderrohrabschnitten das körnige Material der Gasleckage auf zweierlei Art Widerstand entgegensetzt und somit selbst zur Druckabdichtung zumindest anteilig beiträgt, besitzen alle Förderscheiben flexible Abdichtringe (vorzugsweise Le dermanschetten), die durch den höheren Gasdruck auf einer Scheibenseite leicht gegen das Förderrohr angedrückt wer den, so daß sich speziell in den beiden Leerrohrabschnitten (Rohrabschnitte ohne Materialfüllung) der Gasleckagestrom minimiert.

Die Leckagerohrstutzen der Leerrohrabschnitte sind auf kür zestem Weg mit den Leckagerohrstutzen der Gefülltrohrab schnitte mittels Rohrleitung verbunden und so an einen Ge webefilter angeschlossen, in dem mitgerissenes Feinstkorn abgeschieden und zum Hauptförderstrom zurückgeführt wird. Die Druckimpulse des Leckagestromes aus den Leerrohrab schnitten dienen zur Abreinigung der Filterelemente.

Die erfindungsgemäße Lösung wird anhand eines Ausfürungs beispieles näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 - den druckdichten Rohrkettenförderer im Längs schnitt,

Fig. 2 - die Anordnung der Gleit- und Abdichtmanschetten an den Förderhauptscheiben,

Fig. 3 - seitlicher Guteintrag in einen Druckreaktor im Schnitt.

Die gegen Überdruck abschließende und gleichzeitig die Trennung auch unterschiedlicher Gasatmosphären vornehmende Rohrkettenförder- und -eintragsanlage 1 besitzt gegenüber herkömmlichen Rohrkettenförderern in mittiger Anordnung ein druckfest ausgelegtes Verbindungsstück 4 mit den Förder rohraustragsstellen 11 und 12, das direkt am hier nicht ge zeigten Oberteil des Druckreaktors angeflanscht ist. Über die Förderrohre 5 und 7 einschließlich der Leerrohre 6 und 8 ist das zentrale Verbindungsstück 4 mit der Spannstation 3 und der Antriebsstation 2 verbunden. Die Förderrohre 5 und 7 sind mit Feststoffeintragsstutzen 9 und 10 sowie mit in kurzem Abstand nachfolgenden Gasleckage-Ableitrohrstut zen 17; 18 versehen. An den Leerrohren 6; 8 sind eben falls Gasleckage-Ableitrohrstutzen 19; 20 angebracht, hier allerdings in geringem Abstand vor den Kettenumlenkstatio nen. Die Umlenkstationen 2; 3, die Austragsstation 4 und die Förderrohre 5; 6; 7; 8 nehmen die mit Förderscheiben 21 versehene Förderkette 22 auf. Die Rohrleitungen 13 und 14 verbinden die Gasleckageableitstellen 19; 20 mit den un mittelbar an die Gasleckageableitstellen 17; 18 ange schlossenen Leckagegasstaubfilter 15; 16.

Fig. 2 zeigt eine einzelne Förderscheibe 21 mit an die Rohrinnenwand der Leerrohre 6; 8 infolge des auf dieser Scheibenseite bestehenden höheren Drucks des Gases 28 hin reichend stark gepreßten flexiblen Manschettenringen 23, wobei kleine Gasleckagen 24 durch den Ringspalt 25 sein sollen, um zwischen Austragskombination 4 und den Leckage ableitstutzen 19; 20 einen stufenweisen Druckabbau in Ket tenbewegungsrichtung sicherzustellen. In den eigentlichen Förderabschnitten 5; 7 wird die abdichtende Wirkung der flexiblen Dichtmanschetten ersetzt durch die Feststoff- Füllung selbst, wobei auch in diesen Förderabschnitten ein Leckagegasstrom zur Absperrung der unterschiedlichen Gasat mosphären erforderlich ist. Steht im Austragselement 4 eine Dampfatmosphäre oder eine Atmosphäre anderer leicht konden sierbarer Gase an, so sind die Abschnitte 5; 6; 7; 8 mit koaxial angeordneten Rohren ausgeführt, wobei zwischen dem inneren Förderrohr und dem Außenrohr 26 ein Heizmedium (hier nicht näher bezeichnet) geführt wird.

Diese indirekte Beheizung wendet Leckagegas-Kondensation ab und trägt andererseits zur Vorwärmung des einzutragenden Gutes bei. Die thermische Isolationsschicht 27 reduziert Wärmeverluste, die vom Heizmedium ausgeglichen werden, nicht aber von den Leckagegasströmen.

Fig. 3 zeigt eine an der seitlichen Behälterwand in den Druckreaktor 30 führende druckabdichtende Förder- und Ein tragsvorrichtung, hier allerdings als einfache, als Ein rohrzuspeisung, da der Rücktrum wegen der Durchmessergröße des Druckreaktors nicht gleichzeitig als zweite bzw. paral lele Zuspeisungsmöglichkeit genutzt werden kann. Eine wei tere Vereinfachung gegenüber der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ergibt sich daraus, daß die im Druckreaktor befindliche Förderkettenumlenkung 3 gleichzeitig Austragsstelle 11 der Eintragsanlage ist. Dem Nachteil der halbierten Eintrags leistung steht hier der Vorteil verbesserter Fließfähigkeit z. B. von Rohfeinkohle dadurch gegenüber, daß der aktive Förderbereich (Rohrinnenwandung, Scheiben, Kettenglieder) mit Trockenstaub "benetzt" ist, eingetragen zusammen mit dem Brüdenleckagestrom 29 in den leeren Rücktrum bei einem Drucktrocknungsprozeß, so daß weitere Feuchte insbesondere an der Kohlekorn-Oberfläche für Verklebungen und Anbackun gen unschädlich gemacht werden. Diese erfindungsgemäße Vor richtung ermöglicht erstmals einen "echten" kontinuierlichen Eintrag von Schüttgut mit hohem Feuchteanteil, z. B. von Rohbraun-Feinkohle, in druckbetriebene Verarbeitungsprozes se, auch druckbetriebene Energieaustausch- und -umwand lungsprozesse, wobei der Gegendruck 5 bar und mehr beträgt, getragen von zumeist anderen Gasen bzw. Gasgemischen als Luft. Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, daß sich Über druck nur in den Förderrohren befindet, der Druckabbau (Fig. 1) in Richtung Antriebs- und Spannstation erfolgt, dieselben ohne Überdruck sind, daß der mittige Austrag zu einer nahezu symmetrischen Druckbelastung der Förder-/Ein tragsanlage führt, die Medienzuführung und Druckabdichtung in ein und derselben Anlage erfolgen, die doppelte Ein tragsleistung bei gleicher Kettengeschwindigkeit (0,2 bis 0,3 m/sec) erreicht wird gegenüber bisher betriebenen Rohr kettenförderern, die Leckagegasreinigung, die Nutzbarkeit auch der Leckagegasmenge absichert, das geschlossene und staubdichte System einen hohen Brand- und Explosionsschutz aufweist.

Bezugszeichenliste

1

Rohrketteneintragsanlage

2

Antriebs- und Umlenkstation

3

Spann- und Umlenkstation

4

druckfeste Austragsstation

5

erstes Eintragsrohr

6

erstes Leerrohr

7

zweites Eintragsrohr

8

zweites Leerrohr

9

erster Guteintrag

10

zweiter Guteintrag

11

erster Gutaustrag

12

zweiter Gutaustrag

13

erstes Leckagegasverbindungsrohr

14

zweites Leckagegasverbindungsrohr

15

erster Leckagegasentstauber

16

zweiter Leckagegasentstauber

17

Leckagegasrohrstutzen

18

Leckagegasrohrstutzen

19

Leckagegasrohrstutzen

20

Leckagegasrohrstutzen

21

Förderhauptscheibe

22

Förderkettenglied

23

Abdichtmanschette

24

Leckagegas

25

Ringspalt

26

Koaxialrohrabschnitt

27

Wärmeisolation

28

Druckgas

29

staubbeladener Brüden

30

Druckreaktor

Claims

1. Verfahren zum Eintragen körniger Feststoffe in Drucksy steme oder -reaktoren, wobei stets eine andere Gasatmosphä re als Luft vorhanden ist, gekennzeichnet dadurch, daß das kleinkörnige Material kontinuierlich und massen stromgeregelt einem austragsseitig direkt an den Druckreak tor (30) angeschlossenen Rohrkettenförderer (1) zugeführt und die Druckabdichtung jeweils zwischen den Rohrein- (9; 10) und -austrägen (11; 12) einerseits durch das Fördergut selbst und andererseits durch einseitig an den Kettenför derscheiben (21) angebrachte flexible Abdichtmanschetten (23) erfolgt, die durch jeweils höheren Gasdruck auf einer Scheibenseite gegen die Förderrohrinnenwandung jeweils bei Translation im Leerrohr (6; 8) angedrückt werden, dabei aber noch einen Gasleckagestrom zulassen, durch dessen schrittweise Teilentspannungen an jedem verbleibenden Durchtrittsspalt (25) innerhalb des aktiven Gesamtförderwe ges die gesamte zu überwindende Druckdifferenz ausgeglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß vom Rohrkettenförderer (1) sowohl der Vor- als auch der Rücktrum zum Zuspeisen eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mit Hilfe des Leckagegases sowohl direkt in den beiden mit körnigem Gut gefüllten Förderabschnitten (5; 7) als auch indirekt durch Erwärmung der Förderkette (22) in beiden Leerrohrabschnitten (6; 8) eine Vorwärmung des einzutragen den Materials durchgeführt wird.

4. Vorrichtung zum Eintragen von körnigen Feststoffen in Drucksysteme oder -reaktoren, gekennzeichnet dadurch, daß ein an sich bekannter Rohrkettenförderer (1) druckdicht ausgeführt ist, wobei die Förderhauptscheiben (21) zum Ab dichten der Ringspalte (25) und/oder der Teilringspalte zwischen Scheibe (21) und Förderrohr (5; 7) mit flexiblen Gleit- und Abdichtmanschetten (23) versehen, der Austrag (11; 12) längsmittig und - in Förderrichtung gesehen - nach dem Guteintragsbereich (9; 10) und in den leerlaufenden Rohrabschnitten (6; 8) vor der Kettenumlenkung (2; 3) Rohr stutzen (19; 20) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Gleit- und Abdichtmanschetten (23) einseitig an den Förderhauptscheiben (21) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß an den Rohrstutzen (2; 3) Gewebefilter (15; 16) ange ordnet sind.